Tiểu luận sản xuất sôđa




o0o
Môn Học !"#$%&'(%&)**
"
)+ Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
,-&./$0$1
Trần Thị Mai Hiên 2004110056
Bùi Mạnh Trình 2004110192
Trần Văn Trường 2004110201
Nguyễn Công Trứ 2004110204
Nguyễn Văn Tuấn 2004110211
23 45+6
TIỂU LUẬN:
!7#89!
Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2014
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
:(2:(
2;<8
Sô đa là mặt hàng hóa chất mà lượng tiêu thụ có xu hướng tăng tỷ lệ thuận với
tỷ lệ tăng dân số và tốc độ tăng trưởng sản phẩm quốc dân của các nước.
Nhu cầu sô đa ngày càng tăng khi nền công nghiệp ngày càng phát triển. vì vậy sản
lượng sô đa tăng liên tục trong vòng 100 năm nay.
Trên thế giới hiện có 9 nước có công suất sản xuất sô đa trên 1 triệu tấn/ năm đó là:
Mỹ, Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Đức, Pháp, Italia, Ba Lan và Anh.
Phần lớn các nước sản xuất sô đa hàng đầu thế giới đều có dân số lớn và nhu cầu cao
đối với các sản phẩm tiêu dùng được sản xuất từ nguyên liệu sô đa. Nhìn chung, so với
các nước công nghiệp phát triển, các nước kém phát triển hơn có xu hướng có tốc độ
gia tăng nhu cầu sô đa cao hơn và nghành sản xuất sô đa tại các nước này cũng thường
đạt tốc độ tăng trưởng cao hơn.

Trong hơn mười năm qua, vai trò của Trung Quốc trên thị trường sô đa thế giới đã
thay đổi mạnh. Đầu thập niên 1990 Trung Quốc còn phải nhập nhiều sô đa để cung
cấp cho các ngành sản xuất thủy tinh, hoá chất và chất tẩy rửa. Nhưng từ giữa đến cuối
thập niên 1990, ngành sản xuất sô đa của Trung Quốc đã phát triển nhanh đến mức có
lúc trở thành nguồn cung ứng sô đa lớn nhất cho các ngành sản xuất nội địa, vượt qua
nguồn nhập khẩu từ Mỹ. Năm 2002, sản lượng sô đa của Trung Quốc đạt 8,2 triệu tấn.
Dự kiến năm 2003 sản lượng sô đa tại nước này sẽ tăng 5,7%, đạt 8,7 triệu tấn. Có
Sản Xuất Soda Trang 2
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
nhiều khả năng là Trung Quốc sẽ sớm vượt Mỹ để trở thành nước sản xuất sô đa lớn
nhất thế giới.
Chính vì nhu cầu cao nên sô đa được các nước trên thế giới tập trung phát triển không
ngừng nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Chính vì vậy nhóm chúng em đã tìm hiểu
cách điều chế sô đa cơ bản. Một cách nhìn tổng quát về sô đa để mọi người có thể hiểu
về nó một cách đơn giản nhất.
Sản Xuất Soda Trang 3
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
=*6>?$@)A!BC@
6D6D'.. -
Natri cacbonat, hay còn gọi là sôđa, là một sản phẩm khoáng chất tồn tại tự
nhiên ở quặng trona, nacolit và trong nước khoáng giàu natri cacbonat hoặc nước biển.
Sôđa được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất.
Ngoài sản xuất từ các loại quặng tự nhiên, sôđa còn được sản xuất tổng hợp từ nguyên
liệu đá vôi, muối và amoniac.Quặng sôđa được tìm thấy với số lượng lớn ở Botswana,
Trung Quốc (TQ), Ai Cập, Ấn Độ, Kenia, Mêxicô, Pêru, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ và Mỹ.
Hơn 60 loại quặng sôđa đã được phát hiện trên toàn thế giới, và những loại quặng này
đã chiếm 1/3 sản lượng toàn cầu (35 triệu tấn/năm). Còn 2/3 sản lượng là được sản
xuất bằng phương pháp tổng hợp.Sôđa có dạng nặng và dạng nhẹ. Sôđa nặng, với khối
lượng riêng là 1 kg/dm
3

, được sử dụng cho sản xuất thủy tinh. Còn sôđa nhẹ, với khối
lượng riêng là 0,5kg/dm
3
, được sử dụng để sản xuất các loại hóa chất, xà phòng, chất
tẩy rửa. Sôđa cũng được sử dụng trong các ứng dụng: loại bỏ lưu huỳnh từ khí thải của
các ống khói, xử lý nước, tinh chế dầu, sản xuất chất nổ và cao su tổng hợp.
Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, soda có một vị trí rất quan trọng. Nó len lỏi vào
hầu hết quá trình công nghiệp từ các ngành công nghiệp hoá chất đến công nghiệp
nặng, công nghiệp nhẹ…đều cần sự có mặt của soda. Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính
về sản lượng khi so với các hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể cả hóa dầu.
Bởi tầm quan trọng của mình, soda được đề cập sản xuất từ những năm 1775. Năm
1775, Viện Hàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương
pháp sản xuất soda trong công nghiệp.
Natri bicacbonat NaHCO
3
; Xô Ða tinh thể (Na
2
CO
3
.10H
2
O và Na
2
CO
3
.H
2
O)
Natricacbonat rất quan trọng thường dùng trong công nghiệp xà bông giấy xenlulozo,
dệt,thủy tinh , luyện kim và nhiều nghành khác.

Sản Xuất Soda Trang 4
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
Sodium carbonate (Cacbonat natri)
6D5D2E(FGH&IJIK'&&L./
Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, soda có một vị trí rất quan trọng. Nó len
lỏi vào hầu hết quá trình công nghiệp từ các ngành công nghiệp hoá chất đến công
nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ…đều cần sự có mặt của soda. Nhu cầu soda đứng thứ
11 tính về sản lượng khi so với các hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể cả hoá dầu. Bởi tầm
quan trọng của mình, soda được đề cập sản xuất từ những năm 1775. Năm 1775, Viện
Hàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương pháp sản
xuất soda trong công nghiệp. Năm 1773 Va-lơ đã đề ra phương pháp sản xuất xút bằng
cách cho acid chì vào dung dịch muối ăn đặc, theo phản ứng:
Sản Xuất Soda Trang 5
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
2NaCl + H
2
O + xPbO = 2NaO[(x-1)PbO].PbCl
2
Phương pháp này không được ứng dụng trong công nghiệp vì nồng độ xút tạo thành
trong dung dịch rất nhỏ, mức độ chuyển hoá của phản ứng rất chậm, acid chì lại rất
độc, hại cho sức khoẻ.
Vì vậy phương pháp này chỉ mang tính chất lịch sử chứ không có tác dụng thực tế sản
xuất
Sau đó, Lê-bơ-lan đưa ra phương pháp chế tạo soda từ muối ăn, acid sulphuric và đá
vôi. Năm 1791 Lê-bơ-lan đã xây dựng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp của
mình ở gần Paris.Từ đó phương pháp Lê-bơ lan ngày càng hoàn chỉnh và chiếm độc
quyền trong công nghiệp chế tạo các hợp chất kiềm. Phương pháp Lê-bơ-lan tuy đã
giải quyết được nhu cầu công nghiệp ở thế kỷ XVIII tuy vậy vẫn tồn tại nhiều nhược
điểm: sản phẩm chưa tinh khiết, quá trình sản xuất phức tạp, nặng nhọc…
Năm 1861, Solvay, kỹ sư người Bỉ đã phát minh ra phương pháp amoniac để chế tạo

soda. Năm 1865, công suất xưởng chế tạo soda theo phương pháp Solvay đạt 10
tấn/ngày. Phương pháp Solvay lúc đầu bị sự cạnh tranh mạnh bởi phương pháp Lê-bơ-
lan. Sau đó, do tính ưu việt về sự tinh khiết của sản phẩm, giá thành thấp, điều kiện
làm việc nhẹ nhàng so với phương pháp Lê-bơ-lan, không bao lâu phương pháp
Solvay đã chiếm ưu thế và được phát triển mạnh. Cho đến năm 1900, sản xuất soda
theo phương pháp này đã chiếm tới 90% tổng sản lượng soda, và cho đến sau chiến
tranh thế giới lần I phương pháp Lêbơ- lan thực tế không còn tồn tại trong công
nghiệp. Hiện nay trong công nghiệp tồn tại chủ yếu phương pháp amoniac, còn
phương pháp Lê-bơ-lan chỉ tồn tại ở một vài khâu trong quá trình cải tiến phương pháp
soda từ nguyên liệu natrisunphat.
Sản Xuất Soda Trang 6
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
6DMD'($NFBC@&LB&O.PD
Soda hay các hợp chất kiềm nói chung hình thành trong tự nhiên một cách hoàn
toàn khách quan. Có thể nói trong thiên nhiên có hai dạng hợp chất kiềm có thể khai
thác một cách dễ dàng:
- Từ dạng rêu biển ở một số vùng đại dương miền Tây Nam Tây Ban Nha có tới 25–
30% Na
2
CO
3
trong tro.
- Từ các hồ hoặc các mỏ ở những miền thung lũng có mưa nhiều, không khíkhô và gần
núi đá vôi. Các hợp chất kiềm khi đó nằm ở dạng các muối ngậm nước:
Na
2
CO
3
.nH
2

O, Na
2
CO
3
.NaHCO
3
.2H
2
O.
Nói chung các dạng hợp chất kiềm này ở dạng không tinh khiết, chứa nhiều hợp chất
tan của các muối clorua, Sunphat và các chất không tan. Một số nơi trên thế giới có
các hồ và mỏ lớn natricacbonat: Magafdi ở Châu Phi, Bora, Tơ-ron ở châu Mỹ, vùng
Cát Biên, Segadin ở Châu Âu, Lu-na ở Ấn Độ. Hiện nay nguồn cacbonat trong thiên
nhiên vẫn được sử dụng, khai thác và chế biến để dùng vào các ngành công nghiệp hoá
chất và luyện kim. Năm 1926 ở Mỹ xây dựng nhà máy chế biến natricacbonat thiên
nhiên theo phương pháp bốc hơi tự nhiên và nhân tạo dung dịch nước hồ chứa
natricacbonat tới nồng độ 12-14% rồi đem kết tinh. Những nơi có natricacbonat nằm
sâu dưới đất người ta khai thác bằng cách cho nước
Sản Xuất Soda Trang 7
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
nóng xuống giếng khoan hoà tan tới nồng độ Na
2
CO
3
đạt 32 độ Bo-mê thì đưa lên mặt
đất và đem kết tinh. Muốn được sản phẩm tinh khiết phải hoà tan ra và kết tinh phân
đoạn. Nhờ đó soda khai thác ở tự nhiên vẫn có độ tinh khiết cao so với các phương
pháp tổng hợp hiện nay.
6DQDR(%&(S@FT@
6DQD6DR%&)1&2U

Natri Cacbonat (Na
2
CO
3
) khan là chất bột màu trắng, hút ẩm và nóng chảy ở
850
o
C. Na
2
CO
3
tan nhiều trong nước, quá trình tan phát ra nhiều nhiệt do sự tạo thành
các hidrat. Từ dung dịch ở nhiệt độ dưới 32,5
o
C, Na
2
CO
3
kết tinh dưới dạng decacdirat
Na
2
CO
3
.10H
2
O. Đây là những tinh thể trong suốt, không màu, dễ tan trong nước.

Dạng kết tinh của Na
2
CO

3
Khi tan trong nước, Na
2
CO
3
bị thủy phân làm cho dung dịch có phản ứng kiềm (làm
xanh giấy quỳ tím):
Na
2
CO
3
+H
2
O = NaHCO
3
+NaOH
-Sôđa có dạng nặng và dạng nhẹ. Sôđa nặng, với khối lượng riêng là 1 kg/dm
3
, được
sử dụng cho sản xuất thủy tinh. Còn sôđa nhẹ, với khối lượng riêng là 0,5kg/dm3,
được sử dụng để sản xuất các loại hóa chất, xà phòng, chất tẩy rửa
Sản Xuất Soda Trang 8
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
-Công thức hóa học là Na
2
CO
3,
là muối bền trong tự nhiên thường có trong nước
khoáng, nước biển và muối mỏ trong lòng đất
-Là thể màu trắng, dễ hoà tan trong nước, để ngoài không khí dễ chảy nước.

-Phân tử lượng: 106 g/mol
-Có nhiệt độ nóng chảy ở 851
o
C (1124 K) và có nhiệt độ sôi ở 1600
o
C (2451K)
-Độ hòa tan trong nước là 22 g/ 100ml( 20
o
C)
6DQD5DR(%&,@V(
Vì Na
2
CO
3
là muối của acid yếu nên có các tính chất hóa học sau:
Tác dụng với dd axit:
Na
2
CO
3
+ 2HCl = 2NaCl + CO
2
+ H
2
O
- Na
2
CO
3
tác dụng được với nhiều axit giải phóng khí CO

2
Phương trình ion rút gọn của phản ứng:
Tác dụng với dd kiềm:
Na
2
CO
3
+ Ba(OH)
2
= BaCO
3
↓ + 2NaOH
Dựa theo thuyết Bronsted đã được học, ta thấy ion cabonnat nhận proton, như vậy ion
cacbonat có tính chất của một bazơ. Muối Na
2
CO
3
có tính bazơ.
Na
2
CO
3
tác dụng được với một số dung dịch bazơ hoặc muối (lưu ý điều kiện xảy ra
phản ứng trao đổi ion)
Tác dụng với dd muối:
Na
2
CO
3
+ BaCl

2
= BaCO
3
↓ + 2NaCl
Tác dụng với dd muối axit:
Sản Xuất Soda Trang 9
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
Na
2
CO
3
+ Ba(HSO
4
)
2
= Na
2
SO
4
+ BaSO
4
↓ + H
2
O + CO
2
↑
Na
2
CO
3

+ 2NaHSO
4
= 2Na
2
SO
4
+ CO
2
+ H
2
O
Bị phân li trong nước:
Na
2
CO
3
+ 2H
2
O = 2NaOH + H
2
O + CO
2
↑
Na
2
CO
3
dạng dung dịch làm quỳ tím hóa xanh (do bị phân li tạo NaOH)
Sản Xuất Soda Trang 10
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa

=*5!"W$%&FT@
5D6D!"W$%&&XBK=*K'K,@V(
Khi sản xuất sôđa theo phương pháp hóa học, người ta cacbonat hóa dung dịch
xút (sản xuất bằng phương pháp điện phân) theo phản ứng hóa học sau:
2 NaOH + CO
2
= Na
2
CO
3
+ H
2
O
Sôđa được tạo thành trong dung dịch xút, khi đạt nồng độ quá bão hòa sẽ tách khỏi
dung dịch dưới dạng muối ngậm nước, gọi là sôđa nặng Na
2
CO
3
.xH
2
O. Nếu lọc kết
tinh đem khử nước sẽ thu được sôđa khan Na
2
CO
3
loại thương phẩm.
Phương pháp này chỉ thích hợp với những nước có điện năng rẻ, thiếu clo và thừa xút.
Hiện nay, sôđa sản xuất theo phương pháp hóa học chỉ chiếm dưới 10% tổng sản
lượng sôđa tổng hợp trên thế giới.
5D5D@.&'(FT@&.P.PD

Sô đa thiên nhiên nằm dưới dạng các dung dịch nước có chứa các muối khoáng,
trong đó có khoáng Na2CO3 hòa tan. Trong các nguồn nước khoáng chứa sô đa thì hồ
Sirlis thuộc bang California, Mỹ có chứa 4 - 6% Na2CO3 là nguồn khai thác sô đa
thiên nhiên lớn nhất thế giới do Công ty American Postash and - Chemical Corp khai
thác. Với công suất 160.000 tấn sô đa/ năm thì phải xử lý trên 4 triệu m3 nước khoáng,
tiêu tốn nhiều nhiệt để bay hơi nước, do đó giá thành sản phẩm khá cao và khó cạnh
tranh trên thị trường hiện nay. Vì vậy, sản xuất sô đa từ nguồn muối tự nhiên chỉ
chiếm dưới 3% tổng lượng sản xuất hàng năm.
Sôđa có thể tồn tại trong tự nhiên dưới nhiều dạng khác nhau: trong tro của một số loại
cây, trong một số hồ nước khoáng, một số mỏ khoáng dưới đất.Các loại cây chứa sôđa
hàm lượng thấp không có ý nghĩa khai thác công nghiệp. Người ta chỉ tách được sôđa
từ tro của chúng sau khi đốt cháy. Các loại hồ nước chứa sôđa trên thế giới không
nhiều và tập trung ở những vùng ít mưa và không khí khô.
Trước đây, ở Mỹ người ta sản xuất sôđa theo phương pháp khai thác đào lấy quặng,
sau đó chở đến nhà máy xử lý để tiến hành chiết, thu được sản phẩm sôđa. Ngày nay,
Sản Xuất Soda Trang 11
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
người ta áp dụng công nghệ hòa tan để sản xuất sôđa từ quặng. Trước tiên, nước nóng
được bơm vào mỏ quặng, sau đó người ta bơm dung dịch lên và tiến hành tách co
2
.
Bùn chứa Na
2
CO
3
thu được sẽ được bơm đến nhà máy xử lý để tách nước và lấy sản
phẩm sôđa khan. Một phần sôđa khan được chuyển hóa ngược lại thành NaHCO
3
nhờ
phản ứng với CO

2
đã được tách ra trước đó từ dung dịch ban đầu. Phương pháp sản
xuất này cho phép giảm nhiều giá thành sản xuất, vì chi phí nhân công chỉ bằng 1/3 so
với phương pháp đào lấy quặng trực tiếp từ mặt đất.
Mặc dù sản xuất sôđa từ các khoáng thiên nhiên như trona, nahcolit có nhiều ưu điểm
và giá thành hạ hơn, nhưng đối với những quốc gia không có những nguồn tài nguyên
đó mà lại có nguồn đá vôi, than đá và muối ăn dồi dào thì phương pháp Solvay để sản
xuất sôđa là công nghệ thích hợp nhất.
5DMD=*K'K2XF0@(
Nguyên lý :Ðiều chế Na2SO4 muối ăn và axít H2SO4 :

2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl
Sau đó nung trong lò quay cùng với than và Canxi cacbonat ở1000oC
Na2SO4 + 2C +CaCO3 = Na2SO4 + CaS + +2CO2
5DQD=*K'K!B0J@Y@YK=*K'K@ B.@(
Nguyên liệu đầu là dung dịch NaCl, chuyển hóa bằng amôniac và khí CO2 để tạo
thành sản phẩm trung gian NaHCO3
5DQD6D*FZ0U&$Y[&(S@\$'&LHF"W$%&
Quá trình điều chế Na2CO3 thực hiện qua 2 giai đoạn :
-Ðiều chế NaHCO3 :
NaCl +NH3 + CO2 + H2O => NaHCO3 + NH4Cl (1)
-Từ NaHCO3 diều chế NaCO3 :
Sản Xuất Soda Trang 12
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
2NaHCO3 <=> Na2CO3 + CO2 + H2O (2)
Phản ứng (1) tạo thành NaHCO3 có hiệu suất cao nhất 30-32% và dưới 84%. CO2
được điều chế từ phản ứng nung vôi :
CaCO3 = Cao + CO2 (3)
Cao dùng dể điều chế Ca(OH)2 :
CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH)2 dùng để tái sinh NH3 từ NH4Cl tạo thành trong phản ứng (1)
2NH4 Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O
Theo lý thuyết thì NH3 không bị tiêu hao ,do vậy trong thực tế nguyên liệu chủ yếu để
điều chế Na2CO3 là NaCl và đá vôi .
Dung dịch NaCl khoảng 350 310g/l cần phải loại bỏ các ion Ca2+ và Mg2+.
khí CO2 được sử dụng trong công nghiệp Xô Ða có hàm lượng khoảng 39 ->40% và
nhiệt độ khoảng 30oC.
* Giai đoạn 1:
Điều chế NaHCO3 bao gồm ba công đoạn
+Ðiều chế nước muối amôn .
+Ðiều chế NaHCO3 .
+Lọc NaHCO3 .
*Giai đoạn 2:
-Công đoạn nung .
-Công đoạn tái sinh amôniac .
5DQD5D].A$([-$^.@-,@
Công đoạn này là cho nước hấp thụ NH3 để tạo thành nước muối amôn hóa . Khí NH3
và CO2 tan trong nước sẽ xảy ra các phản ứng :
2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5)
Sản Xuất Soda Trang 13
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
và cả phản ứng tạo thành cacbonat :
2NH3 + CO2 = NH2COONH4
Khí chưng có nhiệt độ 67 - 69oCđược đưa vào thiết bị làm lạnh (3) bằng nước.Sau đó
đưa vào thiết bị hấp thụ (2) phần lớn NH3 và 1 phần CO2 trong khí chưng được hấp
thụ trong thiết bị nay .Khí lên tháp chưng (1) để tiếp tục hấp thụ khí NH3 và CO2 , sau
đó vào tháp rửa (5) sau khi ra khỏi tháp (5) đã hấp thụ được khoảng 21,5g/l NH3 & 8,2
g/l CO2 được đưa vào tháp (1) Dung dịch nước muối amôn hóa ra qua hệ thống làm
lạnh (11) để hạ nhiệt độ xuống 30oC rồi sang công đoạn cacbon hóa .

5DQDMD@(_B,@=`(-$^.@-,@
Trong công đoạn này, nước muối amôn có tác dụng với CO2 tạo thành huyền phù
Natri cacbonat - Quá trình này được gọi là cacbon hóa .
2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5)
Khi lượng HCO3 đủ lớn ,bắt đầu xảy ra phản ứng trao đổi ion tạo thành NaHCO3 kết
tủa.
NH4HCO3+ NaCl <=> NaHCO3 + NH4Cl
Hiệu suất tạo thành NaHCO3 phụ thuộc vào nồng độ trong khí và vào nhiệt độ
NaHCO3 được băng chuyền đưa vào phiễu (1) rồi vào lò nung Xô Ða (2) dài khoảng
25m.
Thời gian nung khoảng 3 giờ ,lò đốt bằng mazut hoặc than .Không khí dùng để đốt
nhiên liệu được thổi qua thiết bị trao đổi nhiệt (3) tới 300oC ,rồi vào buồng đốt (4).
NaHCO3 bị phân hủy thành Na2CO3 có hàm lượng khoảng 96 -> 98% ,sản phẩm ra lò
được (5) đưa vào kho ,sau khi đã làm sạch.
Sau khi phân hủy cacbonat chủ yếu có CO2 ,hơi nước và một ít NH3 và bụi Xô Ða
được đưa qua xyclon (6),khí có nhiệt độ 125oC tập trung vào ống thu khí (7)được làm
sạch bằng khí lò Xô Ða ra .
Sau đó khí vào phía dưới tháp rửa (9) có hàm lượng CO2 khoảng 90% và nhiệt độ là
30oC được đưa vào công đoạn cacbon hóa.
Sản Xuất Soda Trang 14
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
5DQDQD'.F.@-.@(
Thu hồi NH3 từ dung dịch lọc chứa NH3 dưới dạng NH4Cl , (NH4)2CO3 ,
NH4HCO3
(NH4)2CO3 -> NH3 + CO2 + H2O
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O
NH3 tạo thành được tách khỏi dung dịch bằng cách chưng cất
Phương pháp Solvay có những ưu điểm như sau:
− Nguyên liệu sản xuất chủ yếu là muối ăn, đá vôi, đó là những nguyên liệu rẻ tiền, sẵn

có. Quy trình có thể sử dụng các loại nguyên liệu muối chất lượng khác nhau và
CO
2
thu hồi khi đốt nhiên liệu hoặc nung đá vôi.
− Các phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ không cao (dưới 100
0
C) và áp suất gần áp
suất khí quyển.
− Quá trình sản xuất được thực hiện liên tục trong dòng nguyên liệu khí - lỏng là chủ
yếu, do đó dễ cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất.
− Quá trình sản xuất được phân đoạn cho phép thu hồi tối đa các khí nguyên liệu NH
3
,
CO
2
theo khí phóng không, do đó đảm bảo tổn thất NH
3
nhỏ, môi trường sản xuất sạch,
điều kiện lao động tốt.
− Công đoạn làm sạch nước muối và amôn hóa nước muối cho phép loại triệt để các tạp
chất tan làm bẩn sản phẩm sôđa, do đó chất lượng sôđa của phương pháp Solvay rất
cao thỏa mãn yêu cầu sử dụng sôđa cho các ngành công nghệ truyền thống và công
nghệ cao.
− Với phương pháp Solvay, nếu kết hợp tốt việc sử dụng các nguyên liệu NaCl, CO
2
,
NH
3
thì có thể tạo được thế cạnh tranh về giá thành sản phẩm sôđa trong khu vực và
trên thế giới.

=K=*K'K!B0J@Y(a(,-b&F^=c(T./-=F@$
− Hiệu suất sử dụng nguyên liệu ban đầu thấp.
Sản Xuất Soda Trang 15
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
− Thải ra một lượng phế thải lớn cần xử lý.
− Chi phí năng lượng cao.
− Đầu tư cơ bản cho xây dựng khá lớn.
Ở quy trình Solvay, nguyên liệu NaCl không được tận dụng triệt để vì hiệu suất
chuyển hóa tối đa chỉ đạt 73%, còn lại 27% NaCl theo dung dịch nước lọc ra ngoài bãi
thải. Ngoài ra, lượng CaCl
2
tạo thành khi tái sinh NH
3
bằng sữa vôi cũng bị thải ra
ngoài theo dung dịch sau tái sinh. Vì vậy, khi sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay
truyền thống (tuần hoàn NH
3
) cần phải có bãi thải chứa các chất không phản ứng và
các chất không sử dụng. Do đó, khi xây dựng nhà máy sản xuất sôđa cần phải lưu ý
đến diện tích chứa chất thải.
5DdD=*K'K!B0J@Y(".&.[
Để khắc phục nhược điểm về bãi thải của phương pháp Solvay truyền thống, đã
có một số nước như Trung Quốc nghiên cứu cải tiến phương pháp Solvay truyền thống
thành phương pháp Solvay cải tiến Thay tuần hoàn NH
3
bằng tuần hoàn NaCl, còn
các quá trình khác thay đổi không giống nhau.
Quá trình sản xuất sẽ tạo ra 2 sản phẩm là sôđa và phân đạm NH
4
Cl, bỏ qua công đoạn

tái sinh NH
3
và nung vôi, nhưng phải bổ sung thường xuyên lượng NH
3
cần thiết cho
giai đoạn amon hóa. Nước lọc sau tách NaHCO
3
được tuần hoàn trở lại quá trình amon
hóa và bổ sung NaCl rắn cho đủ nồng độ yêu cầu.
Như vậy, quá trình sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến sẽ không có chất
thải lỏng như phương pháp Solvay truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp Solvay cải
tiến đòi hỏi phải có nguồn NH
3
bổ sung và nguồn CO
2
không lấy từ lò vôi.
Do không dùng sữa vôi cho tái sinh NH
3
nên công đoạn nung vôi cũng bỏ qua. Như
vậy, sản xuất sôđa theo Solvay cải tiến công nghệ sẽ gọn hơn và không phải đầu tư cho
công đoạn nung vôi và tái sinh NH
3
là hai công đoạn có chi phí đầu tư lớn và làm việc
ở nhiệt độ cao. Nhưng nhà máy sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến cần
phải kết hợp với nhà máy sản xuất NH
3
trong cùng một khu vực để có nguồn CO
2
và
NH

3
phục vụ cho sản xuất sôđa, và cần có nguyên liệu là NaCl sạch bậc công nghiệp.
Sản Xuất Soda Trang 16
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
Với phương pháp tuần hoàn dung dịch NaCl, cần phải bổ sung NaCl rắn có độ sạch
yêu cầu theo các chỉ số sau:
− Hàm lượng NaCl ≥ 99,5%
− Tạp chất tan Mg
2+
≤ 0,1%
Ca
2+
≤ 0,02%
SO
4
2-
≤ 0,19%
− Tạp chất không tan 0,03%
Hiện nay muối NaCl thu từ các đồng muối nói chung không đạt chất lượng này, cần
phải có biện pháp xử lý tiếp. Dự án của Tổng Công ty Muối Việt Nam đang triển khai
ở một vài cơ sở đã cho phép sản xuất NaCl đạt chất lượng này. Vì vậy, vấn đề sản xuất
muối NaCl rắn đạt chất lượng cho sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến đã
có cơ sở để triển khai. Nếu dùng NaCl chất lượng cao thì trong hệ thống sản xuất sôđa
không cần công đoạn tinh chế nước muối như phương pháp Solvay truyền thống với
nguyên liệu là muối công nghiệp hay nước muối bão hòa khai thác ngầm từ các mỏ
muối dưới đất. Đầu tư cho xưởng làm sạch nước muối ở phương pháp Solvay cải tiến
nhỏ hơn đầu tư cho bộ phận tinh chế muối thô thành muối tinh. Với thành phần tạp
chất tan trong muối tinh chế nêu trên, sau quá trình amôn hóa và cácbonat hóa sơ bộ
để tách NH
4

Cl thì các tạp chất này cũng bị tách theo, đảm bảo nước muối bão hòa cho
giai đoạn kết tinh NaHCO
3
có độ sạch yêu cầu. Do đó chất lượng sôđa tổng hợp không
thay đổi khi dùng muối rắn NaCl vào sản xuất sôđa thay cho dung dịch nước muối
sạch.
5DeD=*K'K(@(_B@&,@Wf&D
Phương pháp cacbonat hóa xút là phương pháp đơn giản nhất, chỉ cần dùng CO
2
xúc
qua dung dịch xút sẽ thu được sô đa theo phản ứng:
CO
2
+ 2NaOH = Na
2
CO
3
+ H
2
O
Sau đó làm nguội và kết tinh Na
2
CO
3
.10 H
2
O rồi lọc tách và làm mất nước sẽ thu
được sô đa (Na
2
CO

3
). Tuy nhiên nguyên liệu xút lại đắt hơn sô đa do phải qua giai
Sản Xuất Soda Trang 17
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
đoạn điện phân, cô đặc dẫn đến tiêu hao nhiều năng lượng nên giá thành của xút cao,
chỉ những nước có giá điện năng rẻ mới có thể sử dụng phương pháp này. Tỷ lệ sô đa
đi từ xút hiện nay trên thế giới chiếm dưới 10% tổng lượng sô đa sản xuất và sức cạnh
tranh kém.
5DgD=*K'K2X0@(
Nung hỗn hợp Natri Sunfat, đá vôi và than ở 1000
o
C.
Hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng vào nước sẽ tách được CaS ít tan ra khỏi Na
2
CO
3
.
Phương pháp điều chế Na
2
CO
3
trong công nghiệp hiện nay được sử dụng phổ biến là
phương pháp amoniac do kĩ sư người Bỉ tên E. Solvay (1838 – 1922) đề ra năm 1864.
Các quá trình được diễn tả bằng phản ứng:
Các sản phẩm phụ sau phản ứng được chế hóa lại để sử dụng lại trong quá trình điều
chế Natri Cacbonat.
Sản Xuất Soda Trang 18
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
=*MhC:
Muối Natri Cacbonat được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thủy

tinh, đồ gốm, xà phòng, phẩm nhuộm, giấy,…, đặc biệt được dùng như chất đầu trong
điều chế nhiều hợp chất quan trọng của natri như xút ăn da, borac, thủy tinh tan,
cromat và đicromat. Dung dịch Na
2
CO
3
dùng để tẩy sạch vết dầu mỡ bám trên chi tiết
máy trước khi sơn, tráng kim loại.Na
2
CO
3
còn được dùng trong công nghiệp sản xuất
chất tẩy rửa.
MD6DhC:&LB&SY&.
Sôđa chiếm 13 - 15% trong số nguyên liệu được đưa vào cho sản xuất thủy tinh, nó
được sử dụng để nấu thủy tinh, làm giảm nhiệt độ nấu chảy của cát silic trong quá
trình nấu chảy và làm tăng tính mềm dẻo. Mặc dù sôđa chỉ là vật liệu có khối lượng
lớn thứ hai trong sản xuất thủy tinh, nhưng nó lại chiếm tới 50 - 60% tổng chi phí
nguyên liệu đầu vào.
VD:Thủy tinh Soda lime
Thủy tinh Soda lime
Sản Xuất Soda Trang 19
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
Ưu điểm:
- Sản xuất trên lò thủy tinh có công nghệ điện trợ nấu đầu tiên tại Việt Nam.
- Sản phẩm đạt tiêu chuẩn RoHS, bảo vệ môi trường
- Thủy tinh chất lượng cao giúp tăng hiệu suất phát quang của đèn
- Có thể sản xuất theo đơn đặt hàng, đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu
MD5DhC:&LB(%&&iYLG@
Sôđa được sử dụng làm chất độn và chất phụ gia trong xà phòng và chất tẩy rửa; đặc

biệt nhu cầu sôđa cho chất tẩy rửa chiếm khoảng 10 - 12% trên toàn thế giới. Hiện
mức tiêu thụ sôđa cho thị trường chất tẩy rửa đã tăng khoảng 100 nghìn tấn/năm do
giảm sử dụng perborat (vì đã được thay thế bằng percacbonat).
Sản Xuất Soda Trang 20
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
X+ ph,ng c- s/ dụng phụ gia Soda
MDMDhC:&LB,@(%&
Sôđa được sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều sản phẩm hóa chất gốc natri, chiếm
30% nhu cầu. Các sản phẩm hóa chất này được sử dụng trong nhiều ứng dụng như:
nông nghiệp, tác nhân làm sạch và phụ gia thực phẩm. Mặc dù, đôi khi xút lỏng cũng
được dùng thay thế cho sôđa nhưng sôđa vẫn là lựa chọn chính vì sẵn có và chi phí
thấp.
MDQD'(jC:k'(
 Natri bicacbonat với tên thường gặp trong đời sống là sô đa hay bột nở có tác
dụng tạo xốp, giòn cho thức ăn và ngoài ra còn có tác dụng làm đẹp cho bánh.
 Dùng để tạo bọt và tăng pH trong các loại thuốc sủi bọt (ví dụ thuốc nhức đầu,
v.v.)
 Baking soda được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và nhiều ứng
dụng khác, nhưng cần chọn mua loại tinh khiết khi dùng với thực phẩm.
 Vì khi gặp nhiệt độ nóng hay tác dụng với chất có tính acid, baking soda sẽ giải
phóng ra khí CO
2
(carbon dioxide/khí cacbonic), do đó nó thường được dùng
trong nấu ăn, tạo xốp cho nhiều loại bánh như cookies, muffin, biscuits,
quẩy…, thêm vào sốt cà chua hay nước chanh để làm giảm nồng độ acid, hoặc
cho vào nước ngâm đậu hay lúc nấu sẽ làm giảm thời gian chế biến, đậu mềm
ngon và hạn chế tình trạng bị đầy hơi khi ăn các loại hạt đậu, đỗ. Baking soda
cũng rất hiệu quả khi được dùng để chế biến các món thịt hầm hay gân, cơ bắp
Sản Xuất Soda Trang 21
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa

động vật tương tự như nấu đậu, có được điều đó là do khí cacbonic khi được
giải phóng đã ngấm vào và làm mềm các loại thực phẩm.
 Trong y tế, baking soda còn được dùng trung hòa acid chữa đau dạ dày; dùng
làm nước xúc miệng hay sử dụng trực tiếp chà lên răng để loại bỏ mảng bám và
làm trắng…
 Ngoài sử dụng trực tiếp cho con người, soda còn được dùng lau chùi dụng cụ
nhà bếp, tẩy rửa các khu vực cần vệ sinh nhờ tính năng mài mòn, tác dụng với
một số chất (đóng cặn), rắc vào các khu vực xung quanh nhà để chống một số
loại côn trùng.
 Baking soda dùng trong thực phẩm là loại tinh khiết, có thể mua ở hiệu thuốc,
nơi bán những dụng cụ làm bánh với những hãng uy tín. Không nên mua ở cửa
hàng hóa chất để sử dụng trong nấu nướng vì không an toàn (không tinh khiết,
chứa nhiều tạp chất) và không rõ nguồn gốc. Do dễ khai thác nên hóa chất này
khá rẻ, khoảng 25.000 đồng cho một hộp 100g. Nếu dùng để tẩy rửa thì có thể
mua ở cửa hàng hóa chất với giá chỉ khoảng 60.000 – 70.000 đồng/kg.
Sản Xuất Soda Trang 22
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
[&2$1
Trên thế giới, sản xuất sô đa tập trung chủ yếu vào phương pháp Solvay
phương pháp này có nhiều ưu thế. Và đang hướng sản xuất sô đa liên hợp với sản xuất
NH
3
để có nguồn CO
2
và NH
3
bổ sung thường xuyên. Khi đó, sản xuất sô đa không
tuần hoàn NH
3
mà tuần hoàn NaCl trong dung dịch khi chưa phản ứng hết và bổ sung

thêm lượng NaCl trong dung dịc khi chưa phản ứng hết và bổ sung thêm lượng NaCl
rắn có độ sạch tương đối cao. Khi có trong quá trình sản xuất sô đa tạo ra 2 dạng sản
phẩm là sô đa và amoni clorua làm phân bón cho các cây trồng. vì vậy, phương án này
đảm bảo sản xuất không có chất thải và giảm chi phí nguyên liệu tối đa. Công nghệ
sản xuất sô đa theo phương pháp tuần hoàn NaCl cho phép giảm 30% vốn đầu tư so
với phương pháp tuần hoàn NH
3
vì không phải đầu tư cho phân xưởng tái sinh NH
3
và
chế tạo sữa vôi từ đá vôi.
Do đó phương án tuần hoàn NaCl có thể thích nghi với các vùng sản xuất sô đa
không có khả năng bố trí bãi thải và thiếu nguồn đá vôi tốt. vì vậy, để sản xuất sô đa
phục vụ cho các nghành công nghiệp thì việc lựa chọn phương pháp tuần hoàn NH
3
hoặc tuần hoàn NaCl trong giai đoạn hiện nay là thích hợp không chỉ đối với nước ta
mà còn thích hợp với nhiều nước trên thế giới để tang sức cạnh tranh cho sản phẩm
soda.

Sản Xuất Soda Trang 23
Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD Thạc sĩ. Trần Văn Hòa
I.2. $@-"B
/> /> />%A3n-Xu%E1%BA%A5t-So%C4%91a
/> />Sản Xuất Soda Trang 24